（有机化学专业论文）甲硫芳炔化合物的一锅合成及机理研究.pdf

摘要 大量文献表明末端含有多个 s c h 3 的多头功能基团的有机分子可将纳米金 组装成尺度或形态可调节的金纳米粒子簇 设计并合成一些形态多样的兀共轭系 多 s c h 3 功能基的芳炔硫醚类分子对获得一些具有良好组装效果 尤其是能够控 制团簇形态或控制团簇尺度有用的功能分子有着重要的理论和实际意义 为了合成上述芳炔硫醚类化合物需要构筑一些重要的末端功能砌块 本论文 在大量的文献调研和本实验室过去研究结果的基础上 利用亲核硫试剂甲硫基甲 基苯基砜 m e t h y l t h i o m e t h y lp h e n y ls u l f o n c m p s 与芳香醛的 锅反应 成功的 合成了一系列甲硫芳炔化合物i i h 从而为实现形态各异的芳炔硫醚类分子提供 了一个良好的构筑平台 甲硫基甲基苯基砜 m p s 是 种用途十分广泛的有机硫试剂 已知文献报 道制各m p s 的方法产率偏低得不到有效利用 通过查阅大量文献以及对反应机 理的充分认识之后 我们对m p s 的制备方法进行了多方面的改进 改进后的方 法不仅使反应时间大大缩短 而且使m p s 的产率由文献的3 8 提高到5 1 2 在此基础上 探讨了甲硫芳炔类化合物的 一锅合成 法 通过分析m p s 的 结构可知 这类化合物都含有一个活泼的亚甲基 当该亚甲基经碱处理发生亲核 加成反应时 与其相连的苯亚磺酰基又可以作为很好的离去基团发生消除反应 所以我们以m p s 为亲核硫试剂 严格控制实验条件 先用强碱对其进行处理 然后向反应体系中加入相应的反应物 一锅法 以较高产率成功的合成了一系 列甲硫芳炔目标化合物i h 口 最后我们对 锅合成 法的反应机理进行了深入系统地研究 据反应得到的 产物推测 一锅反应 经历了双消除过程 首先m p s 经强碱处理后生成了相应 的碳负离子 该碳负离子与芳香醛反应后和氯磷酸二乙酯作用给出了中间体v 在强碱的作用下v 中的两个离去基团经过两次消除得到了最终的目标分子i a h 为了验证v 的生成我们用水和乙酰氯代替氯磷酸二乙酯捕捉到了相应的产物v i 和v i i 另外中间体化合物i i h 也是支持这个反应机理的重要证据 我们在反应 过程中通过改变碱来控制消除的进程 以较高产率分离得到了双键化合物i i m 本文还进一步考察了中间体i i t h 的消除反应 也成功的完成了从双键i i 向叁 键i l h 的转换 从而证实了 一锅合成法 反应经历了双消除过程 所有的目标分子以及中间体产物的结构均经过1 hn m r cn m r i r 及 m s 得到了确认 关键词 双消除反应 一锅合成 甲硫芳炔 甲硫甲基苯基砜 芳香醛 i l 呈塞茎竺些窒塑墼 塑塞鏖垒 塞至塞 a b s t r a c t i tw a sr e p o r t e dt h a to r g a n i cc o m p o u n d sc o n t a i n i n gt h i o m e t h y l sa tt h et e r m i n a l c a na s s e m b l eg o l dn a n o p a r t i c l et og o l dn a n o p a r t i c l ec l u s t e r t h es h a p ea n ds i z eo f t h ec l u s t e rc a nb ea d j u s t e d 冗c o n j u g a t ea r y l a l k y n y lt h i o e t h e r s c o n t a i n i n g t h i o m e t h y li nt h ee n da r ei m p o r t a n tc o m p o u n d s w ec a nu s es u c hc o m p o u n d st og e t s o m ef u n c t i o n a lm o l e c u l e st h a th a v e g o o da s s e m b l i e de f f e c t e s p e c i a l l y i n c o n t r o l l i n g t h es h a p ea n dt h es i z eo ft h e c l u s t e r t h e r e f o r e d e s i g n i n g a n d s y n t h e s i z i n g 兀c o n j u g a t ec o m p o u n d sh a v ep r i m et h e o r e t i c a la n dp r a c t i c a lv a l u e i no r d e rt og e tt h ea r y la l k y n y lt h i oe t h e r w en e e dt os y n t h e s i z es o m ei m p o r t a n t t e r m i n a lf u n c t i o n a lc o m p o u n d s b a s e do nt h ep r e c e d i n gr e a e a r c ho fo u rl a b o r a t o r y w es e l e c t e dm e t h y lt h i om e t h y lp h e n y ls u l f o n e m p s 1a sn u c l e o p h i l i cr e a g e n tt o e r a c tw i t ha r o m a t i ca l d e h y d ea n ds y n t h e s i z e ds u c c e s s f u l l yas e r i e so fm e t h y l t h i oa r y l e t h y n e si hb y o n e p o t r e a c t i o n t h et a r g e tc o m p o u n d si 也p r o v i d ep o s s i b i l i t yt o c o n s t r u c td i f f e r e n ta r y la l k y n y lt h i oe t h e r m p si sw i d e l yu s e da na no r g a i es u l f u rr e a g e n t b u tt h eu t i l i z a t i o ni sl i m i t e df o r i t sl o wy i e l d a c c o r d i n gt ot h el i t e r a t u r e w em a d es o m ei m p r o v e m e n t si nt h em e t h o d t h en e wm e t h o ds h o r t e n e dr e a c tt i m ea n dr a i s e dt h ey i e l do fm p sf r o m38 t o 5 1 2 n e x t w et r i e dt os y n t h e s i z em e t h y lt h i oa r y la k k y n e sb y o n e p o t r e a c t i o n a f t e r a n a l y z i n gt h es t r u c t u r eo fm p s w ek n e wi th a da na c t i v em e t h y l e n e w h e nt h e m e t h y l e n et o o kp a r ti nn e c l o p h i l i ca d d i t i o nr e a c t i o n an e we l i m i n a t i o nr e a c t i o n w o u l db e g i n i nw h i c hb e n z e n s u l f o n y la n dm e t h y t h i oc o n n e c t e dw i t ht h em e t h y l e n e w o u l db eg o o dl e a v i n gg r o u p s s o w eu s e dm p sa sn u c l e o p h i l i cr e a g e n t f i r s tw e t r e a t e dm p sw i t hs t r o n gb a s e s e c o n da d d e dr e a c t i o nn a s sa n dt h e ng o tt h et a r g e t c o m p o u n d si hi ng o o dy i e l dw i t h o n e p o t i nt h ee n d w eh a das y s t e m a t i cs t u d yo nt h e o n e p o t r e a c t i o nm e c h a n i s m a c c o r d i n gt ot h ep r o d u c t s w ei n f e r r e di tw a sad o u b l ee l i m i n a t i o nr e a c t i o n m p s f i r s r tt u r n e dt oc a r b a n i o ni nt h ee x i s t i o no f s t r o n gb a s e t h e nt h ec a r b a n i o no fm p s r e a c t e rw i t ha r y la l d e h y d e d i e t h y lc h l o r o p h o s p h a t ea n dt h ei n t e r m e d i a t ec o m p o u n d s vw a ss y n t h e s i z e d t h ec o m p o u n dvu n d e r w e n tt w oe l i m i n a t i o n st oa t t a i nt h e t a r g e tc o m p o u n d si h o nt e s t i n gc o m p o u n dv d i e t h y lc h l o r o p h o s p h a t ew a s d i s p l a c e dw i t hw a t e ro ra c e t y lc h l o r i d e i n t e r m e d i a t ec o m p o u n d sv ia n dv 1 1w e r e i s o l a t e d c o m p o u n d si i hw e r ea l s og o o de v i d e n c et os u p p o r tt h i sd o u b l e i i i e l i m i n a t i o nm e c h a n i s m c h a n g i n gt h eb a s et oc o n t r o lt h er e a c t i o n d o u b l e b o n dc o m p o u n d si i hc o u l db ea t t a i n e d i i p hc o u l dt r a n s f e rt ot a r g e t1 1 h t h e r e s u l ti n d i c a t e rt h a t o n e p o t r e a c t i o nw a sp r o c e s s e dv i sad o u b l ee l i m i n a t i o n t h es t r u c t u r eo ft h en e wi n e r t m e i d a t ec o m p o u n d sa n dt a r g e tc o m p o u n d sw e r e i n d e t i f i e db y1 hn m r cn m r i r a n dm s k e yw o r d s d o u b l ee l i m i n a t i o no n e p o tr e a c t i o n m e t h y l t h i oa r y la l k y n y e m e t h y l t h i o n m e t h y lp h e n y ls u l f o n e a r y la l d e h y d e 湖南大学 学位论文原创性声明 本人郑重声明 所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的 研究成果 除了文中特别加以标注引用的内容外 本论文不包含任何其他个人或 集体已经发表或撰写的成果作品 对本文的研究做出重要贡献的个人和集体 均 已在文中以明确方式标明 本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担 作者签名 豆耗苌 日期 m 年6 月2 拥 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留 使用学位论文的规定 同意学校保 留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版 允许论文被查阅和借 阅 本人授权湖南大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行 检索 可以采用影印 缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文 本学位论文属于 1 保密口 在年解密后适用本授权书 2 不保密囤 请在以上相应方框内打 作者签名 童兜萸 导师签名 堡陆旦 一 o o 一 日期 z 6 年6 月2 2 e t 日期 工耐年l o e 1 2 z 日 第1 章绪论 有机合成化学向来在合成路线上追求两个目标 首先要求合成路线尽量缩 短 其次是目标产物的收率尽可能提高 短的合成线路不仅能避免由于合成步骤 多 操作繁杂而导致的耗时和产率低 更能有效避免耗费大量的有机试剂而污染 环境 在设计合成路线时 试剂的选择又起到举足轻重的作用 它关系着合成路 线的长短以及收率的高低 甚至直接影响到反应的过程与结果 随着科技的进步 遵循上述原则的新的合成方法不断涌现 其中 一锅合成 法凭借其自身的优点 在有机合成中占据着重要的地位 1 1 一锅合成法的特点 传统的有机合成是一步一步地进行反应的 难免步骤多 产率低 选择性差 且操作十分繁杂 近年来 迅速发展的 锅合成 法 o n e p o ts y n t h e s i s o n e f l a s k p r e p a r a t i o n 为传统的合成化学注入了新的活力 开拓了新途径 采用这一方法 可将多步反应或多次操作置于一锅完成 不再分离许多中间产物 能较容易地合 成一些常规方法难以合成的目标物 这不仅简化了反应操作 缩短了反应时间 更是减少了使用大量溶剂所带来的污染 降低了生产成本 另外由于避免了分步 反应后处理所带来的损失而具有总收率相对较高的优点 一锅合成 法已成为实 现 绿色化学 的一个重要途径 探索和开发 一锅合成 反应是现代有机合成中饶有兴趣又意义重大的课 题 为此 众多化学工作者开始致力于这种新合成方法的研究 先后成功地以各 种易于合成的良好试剂为底物 获得了一系列有价值的有机产物或中间体 四川大学谢如刚 郭生金 对近十余年烯烃 炔烃 醛 酮 酸 酯 胺 腈 元素有机物和天然产物的 一锅合成 法的进展进行了评述 沈延晶等利用磷 砷叶立德的反应活性 对两类新奇反应的 一锅合成 法进行了探讨 由烯丙基膦 盐的正离子1 开始 依次转化为磷叶立德2 及其碳负离子3 该碳负离子活性甚 高 与二分子羰基化台物区位专一性地在3 位和4 位反应先后得到e e 1 3 二烯 4 1 2 p h 八 n 一 b u l i p h 嘉久 2 h b u l i t m e d a 一 衫 1 百 2 r 1 r f 2 c or 1 p r z 舛o h r z 3 4 一些科学家们在醛 酮的合成方法上也取得了一定进展 据报道 3 1 将酮转变 为烯醇盐5 后与硝基烯烃6 进行共轭加成 水解得到1 4 一二酮7 和8 起始物为 不对称酮时 生成异构体产物 以长碳链二酮7 为主 含量大于9 0 5 r 2 t h ff 民 从n 0 2 一 6 r i2 h m e r 2 m e e t il o h c l o 1 0 对 矿婶 7 o 8 有人 4 1 曾利用w i t t i g h o n n e r 反应一锅合成烯 炔及其衍生物 效果比较理 想 将苯基氯甲基砜或苯基甲氧甲基砜 经二锂化物9 再转化为膦酸酯1 0 继 续与醛 酮反应 简便地制得一系列口位功能化的烯基砜l l 进一步用碱处理 脱去氯化氢得到乙炔基砜1 2 r c eto ap o s02ph r 2 r 1 c 一一x 早一i 一2 j 9l ol l r 1 c c s 0 2 p h 1 2 x c i o c h 3 r i 2 c h 3 c 6 h 5 p c h 3 c 6 h 4 r 2 h c h 3 由于人们对磷酸酯 膦酸酯及其衍生物的生理活性和工业用途有了更多的 认识 其 一锅合成法 的研究也越来越受到重视 李玉柱 5 等用o o 一二烷基亚磷 酸酯在三甲基氯硅烷和缚酸剂的共同催化下 与取代的口 硝基苯乙烯反应 在 很温和的条件下首次成功的实现了在磷原子上发生a r b u z o v 重排的同时进行加 成 还原 关环的一锅反应 生成含c p 键的1 羟基吲哚类新化合物 控制 适当的条件 还可以高产率地制备另一类产物或聚合物 心一 r 1 小r 2 q n 等 此外 一锅合成法 在合成元素 金属有机化合物 氨基酸 肽 核酸 修饰卟啉类生物大分子等化合物中已经被广泛应用 并得到了迅速发展 相信更 理想的 一锅合成 法会将不断涌现 促进合成化学和台成工业沿着高效 环保的 目标不断进步 考虑到上述优点 我们实验室设计了通过 一锅法 合成有机炔类 物质 甲硫基芳炔及其衍生物的合成路线 实验结果表明 我们的合成方法不 但使产率大大提高而且操作简单 并且原料都是市售的 比较方便易得 1 2 亲核型硫试剂 有机硫试剂的合成 研究和开发 作为有机化学的一个重要课题一直为人们 所关注 近几十年来 无论在研制还是在应用硫试剂方面都取得了很大的进展 亲核型硫试剂大都具备两个特点 一是其分子中具有一个活性亚甲基 或次 甲基 在碱存在时一般都能生成相应的负离子而发生碳负离子所涉及的反应f 如 取代反应 亲核加成反应和缩合反应等 二是当它们与其它的化合物反应后 所得到的含硫中间体可以在一定条件下脱除硫官能团或实现官能团的转换 正是 这些特点 使得这类硫试剂在有机合成中被广泛应用 寻求使用方便 具有多种反应性的亲核型硫试剂历来是化学家孜孜追求的目 标 早些时候 大量的工作主要局限在对甲缩二硫化合物的研究上 1 9 5 9 年 a r e n s 和f r o l i n g 等入就曾以氨基锂作碱 在液氨中探讨了甲醛缩二硫代乙醇 e t s c h 2 s e t 的亲核性反应1 6 j c o r e y 和s e e b a c h 在前人的基础上着重对1 3 二噻 烷及其环状硫醚类衍生物的合成和应用作了系统的研究 7 叫们 他们的研究表明 具有这类结构的硫化合物在有机合成中能够被广泛利用 1 舞1 p h h c c h s m e p h s m e m e sh 除此之外 在上世纪6 0 年代 美国的l e m i e u x 与r a a p 亦合成了一系列包 括甲硫基苯基乙炔在内的含硫化合物 并申请了专利 纵观上述诸多制法 原料大都是不容易得到的化合物 或合成产率不高 故 本实验室在研究了m p s 的结构后 决定利用m p s 亚甲基的活性 先进行亲核 加成然后再通过两次消去 最后合成目标化合物甲硫芳炔化合物 与上述方法相 比 此法具有原料易制取且方法简便 产率也较高等优点 具体操作如下 氮气保护下 在 7 8o c 时 首先用 b u l i 对m p s 进行处 理 反应1h 然后加入相同当量的芳醛 在同样条件下 继续反应1h 之后加 入1 5 当量的氯磷酸二乙酯 反应1h 最后加入预先制备好的l d a 用薄板层 析对反应进行追踪 当反应达到终点时 加入饱和氯化铵水溶液终止反应 经过 相应的后处理工作和柱层析分离提纯后 就得到目标化合物 此过程即所谓的 一锅法 反应过程 从反应开始到结束的整个过程中 所有 的反应试剂是相继加入反应体系中 中间产物都不需要进行分离及其它处理 在 最后一步 即l d a 加入反应体系后 进行了一个双分子消除反应 可能的反应 机理为 l d a 作为强碱 首先移除一个氢原子进而脱除磷酸酯基 e t o 2 p o o 发生第一步消除反应 然后继续脱除另一个氢原子进而脱除砜基 p h s 0 2 发 生第二步消除反应 形成c s c 叁键 最终得到目标产物甲硫芳炔化合物i h 反 应方程式如下图所示 酬刊 刚s m p s a a r c 6 h 5 b a r23 n 0 2 c 6 h 4 c a r 2 4 c i c 6 吼 d a r 2 4 i c 6 f 1 4 1 n b u l i 2 a r c h o a r 三 一s c h 3 3 1c l p o o e t 2 4 1 l d a i a h e a r24 c h 3 0 忙6 h 4 a r22 5 c h 3 0 2 c 6 h 3 g a r 23 4 一 c h 2 0 2 c 6 h 3 ha r54 c h 3 2 n c 6 h 4 3 2 甲硫芳炔化合物的结构分析 目标化合物i h 的结构已通过i r 高分辨n m r 得以确认 i r 图谱中 在硫 甲基的碳氢键的伸缩振动吸收均与化合物结构相吻合 1 h n m r 图谱中 硫甲基 上的氢原子峰 双键上的氢原子峰 芳氢原子峰的出现以及相应的积分比例均与 化合物结构相符 1 3 cn m r 图谱中 硫甲基的碳原子 炔键上的碳原予以及其 它碳原子出峰位置及高度均表明 化台物结构和目标分子的结构吻合相符 我们 就以i b 为例着重分析一下谱图结构 h ah d s c h 3 图3 1 目标化合物i b 的1 h n m r 图谱 图3 2 目标化合物i b 的1 h n m r 图谱局部放大 图3 3 目标化合物i b 的 c n m r 图谱 i r 图谱中 在2 9 2 6c m 处出现硫甲基的碳氢键的伸缩振动吸收 l hn m r 图谱中 硫甲基上的氢原子出现在2 5 2p p m 处为s 峰 芳氢h 在7 4 8p p m 处处 簿 卜q 甲硫芳炔化合物的一锅台成及机理研究 出现峰 峰形为t 峰 其偶合常数为8 o oh z 芳氢h b 在8 1 2p p m 处出现峰 峰 形为d d 峰 其偶合常数为8 0 0h z 2 3 2h z 和1 2 0h z 芳氢h 在8 2 3p p m 处 出现峰 峰形为t 峰 其偶合常数为8 0 0h z 芳氢h d 在7 6 8p p m 处出现峰 峰 形为d 峰 其偶合常数为8 0 0h z 和1 0 0h z 与h d 相比h b 与强吸电子基 n 0 2 相 邻 所以峰出现在低场8 1 2p p m 处 cn m r 图谱中 硫甲基的碳原予出现在 2 5 2p p m 处出现峰 炔键上的碳原子分别出现在8 4 9 tp p m 和8 9 6 9p p m 处出现 蜂 其它碳原子出峰位置及高度均表明 化合物结构和目标分子的结构吻合相符 其余各目标化台物的结构分析方法与此类似 其特征峰见表3 3 表3 3 目标化合物的特征峰 3 3 仪器及试剂 3 3 1仪器 1 h cn m r v a r i a n4 0 0 高分辨仪 t m s 作内标 c d c l 3 为溶剂 f t i r p e s2 0 0 0f t i r 型仪 k b r 压片 m s 用s h i m a d z uq p 5 0 0 型仪测定 低温冷却液循环泵 3 3 2 试剂 正丁基锂 n b u l i 二异丙胺 四氢呋喃 t h f 二苯甲酮 苯甲醛 间硝基苯甲醛 对氯苯甲醛 对碘苯甲醛 对甲氧基苯甲醛 郑州长城科工贸有限公司 分析纯a l d e r i c h 公司产品 分析纯 天津博迪化工有限公司产品 分析纯 中国医药 集团 上海化学试剂公司 分析纯 上海试一化学试剂有限公司 化学纯 上海化学试剂总厂试剂一厂 化学纯上海试剂一厂 分析纯 上海试四赫维化工有限公司 化学纯江西试剂厂 化学纯上海化学试剂站分装厂 2 5 二甲氧基苯甲醛 分析纯 3 4 二氧亚甲基苯甲醛 化学纯 对氮 氮二甲基胺苯甲醛 分析纯 氯磷酸二乙酯 分析纯 薄层分析硅胶板 柱层析硅胶1 0 0 2 0 0 目 氘代氯仿 分析纯 t h f 在金属钠和二苯甲酮中回流处理 3 4 合成方法和物理数据 北京化工厂 北京化工厂 上海试剂三厂 m e r c k 公司产品 烟台市芝罘黄务硅胶开发试验厂 青岛海洋化工厂 a l f aa e s a r 1 合成通法 氮气保护下 将二异丙胺和t h f 5r n l 混合 冷却至 7 8o c 后 慢慢滴加疗 b u l i 1e q 在相同温度下搅拌3 0 分钟 得到l d a 的t h f 溶 液 同样的条件下保存备用 将m p s 经甩一b u l i 处理后 向反应体系中相继加入芳醛 氯磷酸二乙酯 二异丙胺基锂 l d a 经过相应的后处理和柱层析分离提纯 即得到相应的目标 化合物 2 目标化合物具体合成路线 化合物i 的合成 将硫试剂m p s 4 0 4m g 2m m 0 1 放入1 0 0m l 圆底烧瓶中 氮气保护下加入 t h f 1 5m l 于一7 8o c 慢慢加入以 b u l i o 9 6m l 2 4m m o l 2 5mi nh e x a n e 搅拌1h 后用注射器将芳香醛 2r e t 0 0 1 的t h f 3m l 溶液加到上述混合液中 反 应lh 将氯磷酸二乙酉旨 3 8 2 5m g 3m m 0 1 滴加到反应混合液中 滴加完毕后移 走冷却液 自然升至室温 并继续搅拌3 0m i n 重新将反应冷却至 7 8o c 后 1 0 m i n 内逐滴加入上述已制备好的二异丙胺基锂 l d a 中间体的1 2e q 的t h f 溶液 保持反应温度在 7 8o c t l c 追踪至原料完全消失后 加入饱和氯化氨溶 液淬灭反应 用3 0m l 的乙酸乙酯萃取3 次 2 0m l 饱和食盐水洗涤有机相 萃取物用无水硫酸镁干燥 过滤后减压移除乙酸乙酯 粗产物通过硅胶柱层析分 离 以石油醚 h 乙酸乙酯 1 0 1 得到化合物i 在合成目标化合物i a h 时 需要用到的芳香醛及其用量 以及得到的产物的 量均由表3 4 列出 袭3 4i 的产量及所用芳香醛和其用置 l 收率为7 5 4 淡黄色油状物 1 hn m r 4 0 0 m h z c d c l 3 6 h p p m 2 4 7 3 i i s s c h 3 7 2 8 7 3 0 3 i m a t o m 7 4 0 7 4 2 2 r t 1 3 1 a r o m cn m r 1 0 0 m h z c d c l 3 6 c p p m 1 9 3 8 s c h 3 8 0 8 5 c 9 1 8 0 c 1 2 3 3 3 c 1 2 8 0 3 c h 1 2 8 2 4 2 c n 1 31 4 1 2 c i f t i r k b rd i s k 2 9 2 4 c h 3 2 8 5 6 2 1 6 8 c c 1 6 7 7 1 4 6 0 1 3 7 6 c h 3 9 7 5 7 5 4 6 9 0c m 1 m sr e z 1 4 8 0 3 m i b 收率为7 0 5 红色油状物 1 hn m r 4 0 0 m h z c d c l 3 6 h p p m 2 5 2 3 h s s c h 3 7 4 8 1 i t j 8 o o h z a r h 7 6 8 1 h d t j 8 0 0 h z 1 0 0 h z a r h 8 1 2 1 h d d 8 o o h z j 2 3 2 h z 3 1 2 0 h z a r h 8 2 3 1 h t 22 o o h z a r i i cn m r c d c l 3 5 c p p m 1 9 1 9 s c h 3 8 4 9 c i 8 9 6 9 c 1 2 2 4 5 c h 1 2 5 1 7 c 1 2 5 8 6 e 1 1 1 2 9 2 6 c h 1 3 6 6 4 c h 1 4 8 0 5 c f t i r k b r d i s k 2 9 2 6 c h 3 2 8 5 4 2 1 5 3 c c 1 5 7 l 1 5 3 5 1 4 6 4 1 3 5 2 c h 3 10 7 6 9 7 7 8 9 8 8 0 3 7 3 4 6 7 3c m 1 m sm z 1 9 3 0 2 m i 收率为7 9 3 无色油状物 1 hn m r 4 0 0 m h z c d c l 3 6 h p p m 2 4 7 3 i i s s c h 3 7 2 6 2 h d j 8 8 0 h z a r h 7 3 2 1 h d j 8 8 0 h z a r h 1 3 cn m r 1 0 0 m h z c d c l 3 6 c p p m 1 9 2 8 s c h 3 8 2 1 6 c 9 0 7 2 c i 1 2 1 8 6 c 1 2 8 5 9 2 c h 1 3 2 5 9 2 c h 1 3 3 9 9 c f t i r k b rd i s k 2 9 2 4 c h 3 2 8 5 4 2 16 9 c c 1 6 4 5 1 4 6 4 13 7 7 c h 3 1 0 9 1 9 6 7 8 2 6c m 1 3 0 硕士学位论文 m sm z 1 8 2 0 0 m i d 收率为7 0 0 白色固体m p 5 6 5 7o c 1 hn m r 4 0 0 m h z c d c l 3 6 h p p m 2 4 5 3 h s s c h 3 7 10 2 h d j 2 8 4 0 h z 7 6 0 2 h d 8 4 0 h z 1 3 cn m r 1 0 0 h z c d c l 3 8 c p p m 1 9 2 3 s c h 3 8 2 7 7 c 9 0 8 9 c 9 3 7 0 c 1 2 2 7 2 c 1 2 3 6 5 2 c h 1 3 7 2 6 2 c h f t i r k b rd i s k 2 9 2 2 c h 3 2 16 6 c c 15 7 6 1 4 7 5 1 3 8 8 c h 3 1 3 0 8 10 5 7 10 0 5 9 7 6 8 2 2 5 2 8c m l m sm z 2 7 3 9 3 m i 收率为7 8 7 红色油状物 1 hn m r 4 0 0 m h z c d c l 3 6 h p p m 2 4 3 3 h s s c h 3 3 7 7 3 h s o c h 3 6 8 8 2 h d j 8 8 0 h z a r h 7 2 8 2 h d j 2 8 8 0 h z a r t t cn m r i o o m h z c d c l 3 5 c p p m 1 9 3 5 s c h 3 5 5 1 0 o c n 3 7 8 8 8 c 9 1 3 5 c 1 1 3 7 9 2 c n 1 15 3 8 c 1 3 3 2 8 2 c h 1 5 9 5 0 c f t i r k b rd i s k 2 9 2 5 c h 3 2 8 5 4 2 1 6 3 c c 1 6 0 5 1 5 0 7 1 4 6 4 1 3 7 7 c h 3 1 2 8 9 1 2 4 9 1 1 7 l 1 0 3 7 8 3 0 7 2 1c m m sm z 1 7 8 0 5 m i f 收率为7 6 o 淡黄色油状物 1 hn m r 4 0 0 m h z c d c l 3 6 h p p m 2 4 9 3 h s s c h 3 3 7 5 3 i i s o c h 3 3 8 3 3 i i s o c h 3 6 7 7 6 8 4 2 r i m a r h 6 9 3 1 i d 2 8 0 h z a r h cn m r 1 0 0 m h z c d c l 3 8 c p p m 1 9 5 4 s c h 3 5 5 7 5 o c h 3 5 6 3 8 o c h 3 8 4 8 3 c s 8 7 9 0 c 1 1 1 9 1 c h 1 1 3 0 1 c 1 1 5 5 3 c h 1 1 8 0 4 c i t 1 5 3 1 l c 15 4 5 5 c f t i r k b rd i s k 2 9 2 6 c h 3 2 8 5 4 2 1 6 2 c i c 1 6 0 4 1 4 9 8 1 4 6 2 1 3 7 8 c h 3 1 2 7 7 1 2 2 9 1 1 6 5 1 0 4 4 8 0 5 7 2 8c m 1 m sm z 2 0 8 0 6 m i 收率为7 5 4 红色油状物 1 hn m r 4 0 0 m h z c d c l 3 6 h p p m 2 4 5 3 h s s c t t 3 5 9 7 2 h s o c h 2 0 6 7 4 1 h d i 8 o h z a r h 6 8 7 1 i i d i 1 6 0 h z a r h 6 9 6 1 h d d 8 0 0 1 4 0 h z a r h cn m r 1 0 0 m h z c d c l 3 6 c p p m 1 9 3 5 s c r 3 7 8 8 4 c 9 1 4 9 c 1 0 1 2 1 c h 1 0 8 3 0 c h 1 1 1 6 8 c h 1 1 6 5 3 c 1 2 6 4 8 c h 1 4 7 2 5 c 1 4 7 8 0 c f t i r k b rd i s k 2 9 2 1 c h 3 2 8 5 5 2 1 6 0 c 2 c 1 6 3 9 15 2 7 1 4 4 3 1 3 8 0 c h 3 13 4 8 1 2 9 1 1 1 4 4 1 0 8 2 8 7 3 8 0 6 7 3 4 6 8 6 6 1 8 5 5 4c m 1 m sm z 1 9 2 0 2 m 1 3 1 i h 收率为7 8 0 无色油状物 hn m r 4 0 0 m h z c d c l 3 6 h p p m 2 4 4 3 h s s c h 3 2 9 7 6 h s n c h 3 2 6 6 0 2 h d j 8 8 0 h z a r h 7 3 2 2 h d j 2 9 2 h z a r h cn m r 1 0 0 m h z c d c l 3 6 c p p m 1 9 7 4 s c h 3 4 0 15 c h 3 7 7 5 0 c 9 2 7 3 c w 1 1 0 0 2 c 1 1 1 6 6 2 c h 1 3 3 3 7 2 c h 1 5 0 1 7 c f t i r k b rd i s k 2 9 7 2 c h 3 2 8 5 4 2 1 6 4 c c 1 5 9 7 1 4 6 2 1 3 7 8 c h 3 1 3 7 6 c h 3 1 2 2 9 11 6 5 1 0 4 4 8 0 5 7 2 8c m l m sm z 1 9 1 0 8 m 一3 2 硕士学位论文 第4 章一锅法合成甲硫芳炔的合成机理研究 在第三章我们已经通过 一锅法 合成方法 以相应的醛和选择的硫试剂为底 物 成功地以较理想的产率合成了一系列甲硫芳炔化合物 根据反应底物的性质 和反应条件的选定 我们认为该反应过程是双消除反应机理 4 1 一锅法 的合成机理研究 在设计反应过程时 我们查阅了相关的文献h o r n e r w a d s w o r t h e m m o n s 反 应 6 0 就是从相应的磷酸酯出发 在氢化钠等碱的作用下与醛反应 然后通过消 除磷酸根 从而形成了双键 该反应的副产物为水溶性的磷酸盐 故后处理较相 应的w i t t i g 反应简单的多 o 坝 日裂 0 2 b 墓氐 l a t t a n z i 等化学家设计了一条简便 实用并且条件温和合成功能化 b 不饱 和腈的路线 他们用中等强度的碱l i o h 处理羰基化合物 然后与 氰基磷酸酯 通过h o m e r w a d s w o r t h e m m o n s 成烯反应 制得了烯基腈 选择了不同的芳香 醛 脂肪醛以及不饱和醛与磷酸酯在特定的溶剂和适当的温度下反应 以较高的 收率获得了e 式构型为主的烯基腈 6 1 1 结果由表4 1 中列出 表4 1 烯基腈的合成 r 儿oh 秽o v c n 旦 n 而j u l i a l y t h g o e 反应川 则是从相应的砜出发 同样与醛反应 通过消除 甲硫芳炔化合物的一锅台成及机理研究 苯亚磺酸基来形成一个双键 在一系列的文献报道中 确认了该烯烃化合物的结 构是e 式构型 n b u l i ar普吼r婴a co n即a hgh 3 ac20 1 一8 吒叱r 广 0 2 c h 3 0 h 广0 2 0 0 0 年 s a t o h h a n a k i 等人对j u l i a l y t h g o e 的成烯反应进行了改进 采用 亚砜与羰基化合物进行c c 偶合制备烯烃 他们以p 磺酰氧基亚砜 1 4 的反应为 代表 讨论了可能的还原机理 首先由苯基 3 苯丙基亚砜 1 3 与3 苯丙醛反应制 备亚砜1 4 然后用4e q 的h b u l i 处理1 4 的t h f 溶液 在 7 8o c 下反应5m i n 得到预期产物烯烃1 5 i o d 龛2 98呦 phch c hc h o o m s f 9 8 1丫 p h s c h 2 c h 2 c h 3 p h p h s c h c h c h 2 c h 2 p h 1 3 c 2 h 2 m c s c l 2 1 8 7 t e 呦a h 2 1 c h 2 c 1 2 8 7 呦 a l k l m e t a l 4e c t t h f 7 8o c 5 r a i n 卧叱洲2 孓f h c h 2 c h 2 p h 1 5 上述反应过程有两种可能的机理 一种可能是 通过亚砜一金属的互换直接 进行消除 脱去亚磺酰基和甲磺酰氧基得到烯烃1 5 p a t ha 另一种情况可能是 经过两步反应得到产物1 5 p a t hb 首先是烷基锂夺取亚磺酰基c 上的生成相应 的 一亚磺酰基碳负离子 随后消除甲磺酰氧负离子 得到乙烯基亚砜1 6 化合 物1 6 在烷基锂的进攻下给出了烯基锂1 7 1 7 在用水淬灭反应后被质子化生成了 最终产物烯烃1 5 哆 b 8 眦l o q l c 删o m c 卫坠洲z c h z 强h c h 2 c h 2 p h h c h 2 c h 2 p h 1 41 5 bf c d s o d 堂p h h 2 c h 2 c h 卧7 叫扣 卧l i 尸 c h 2 c h 2 p h o 1 6 1 7 为了确定反应进行的路线 s a t o h 等于 7 8o c 用f b u l i 对反应进行处理 1m i n 后用氘代乙醇淬灭反应 然后用1 hn m r 检测烯烃1 5 没有发现重氢的信号 硕士学位论文 由此可以证明 上述反应采取的时第一条路线 即直接通过p 消除得到烯烃 随后他们又采用了芳基取代的亚砜于芳香醛反应 以期得到反二苯代乙烯构 型的产物 芳基亚砜与胡椒醛或卜萘甲醛反应给出了一系列产率几乎为定量的 化合物1 8 f o 室温时在c h 2 c 1 2 溶剂中1 8 在三乙基胺的存在下 与2e q 的甲磺 酰氯发生磺酰化反应 3 0 r a i n 后起始原料1 8 消失 得到了烯烃产物1 9 经1 h n m r 检测 1 9 的几何构型为e 式构型 而所有的1 8 i f 产物也都给出了相应的e 式构型产物1 9 a f 实验结果可见表4 2 0 p h s c h 2 1 3 l d a a r c h o r t h f 5 5 c o h c o h h p h s ca r c h a r 占 1 8 表4 2 芳取代基亚砜制备烯烃 rh ha r 1 9 上述反应机理可能是 1 8 中的 o h 磺酰化之后得到磺酸酯2 0 而位于和芳 基相连的c 上的磺酰氧基是一个非常好的离去基团 离去之后生成了阳离子2 l 在亲核试剂进攻2 l 中的亚磺酰基时 便可转变为烯烃1 9 阳离子2 l 在r 和a r 取代基位于反式构型时最稳定 因此反应最后得到了单一的立体专一性的e 式 构型产物1 9 6 2 1 9h 甲h 哩翌2 c v 三队9h o s 0 2 c p h s c c h a r 一p h s c c h a r r 1 8 2 0 o h a c h 3 s 0 2 0 嚣 甲硫芳炔化合物豹一锅合成及梳理研究 一 滞散 一r h h 我们认为 如果把h o m e r w a d s w o r t h e m m o n s 和j u l i a l y t h g o e 两个反应合 并到一个反应进程中 将会是一个双分子的消除反应 对于这样的反应过程 也 有相关的文献报道 o t e r a 等 耵1 从相应的砜出发和醛反应 生成了相应的含双键 或叁键化合物 曰 12ir 1 c h 2 c h 2 c rc h p h hr 他r 2 1 r 曰 竺r 1 r 3 通过已报道的文献以及所掌握的知识 我们推测了该反应过程的可能的反应 机理 首先b b u l i 夺去m p s 上亚甲基的一个氢原子 形成碳负离子i i i 然后 由负离子